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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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大倾角大采高煤矸互层顶板失稳规律及对支架的影响研究

作者(Author):

  • 解盘石
  • 张颖异
  • 张艳丽
  • 陈建杰
  • 张晓波
  • 段建杰

作者单位:

  • 西安科技大学 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室
  • 西安科技大学 能源学院
  • 新疆焦煤(集团)有限责任公司
  • 重庆市能源投资集团科技有限责任公司
  • 陕西冶金设计研究院有限公司

关键词:

  • 大倾角
  • 煤矸互层顶板
  • 支架-围岩
  • 非对称
  • 顶板控制
  • 摘要
  • 论文图表
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  • 引用格式

为了研究大倾角大采高煤矸互层顶板失稳规律及对支架的影响,以新疆焦煤集团2130煤矿25213工作面为研究对象,采用物理相似模拟实验、Rhino+Kubrix+FLAC3D相结合的数值模拟及现场实测的方法,深入分析了大倾角大采高工作面不同夹矸层数、厚度下煤矸互层顶板失稳规律与顶板-支架相互作用特征。结果表明,煤矸互层顶板破坏是由于倾斜中部、靠近支架的煤线先产生局部压剪破坏,随之向附近软煤夹层、夹矸扩展,导致顶板非均衡破坏,诱发架前冒顶、煤壁片帮等现象。大倾角大采高煤矸互层顶板工作面支架工作阻力、顶板最大主应力及顶板变形均呈明显的非对称性,且随着夹矸层数增加,支架上方煤矸顶板集中应力影响范围、围岩变形影响范围及塑性破坏范围均有所增大。煤矸互层顶板支架与围岩有顶板与支架正接触、破断顶板作用于支架掩护梁、架间相互作用等三种作用特征。较一般顶板的大倾角工作面,煤矸互层顶板对支架作用力明显减小,支架工作阻力整体呈倾斜中、下部大于上部的特征;支架非对称受载表现为前柱侧向载荷大于后柱,但随夹矸厚度的增加,顶梁受载程度趋于均布化。结合研究结果,提出了缩短空顶时间、分区域控制、超前预爆破及工作面实时矿压监测等一系列大倾角大采高煤矸互层顶板稳定性控制措施,其中,重点控制工作面倾斜中部煤矸互层顶板的稳定,来保证工作面的安全高效生产。


解盘石,张颖异,张艳丽,等.大倾角大采高煤矸互层顶板失稳规律及对支架的影响[J].煤炭学报,2021,46(2):344-356. XIE Panshi,ZHANG Yingyi,ZHANG Yanli,et al.Instability law of the coal rock interbedded roof and its influence on supports in large mining height working face with steeply dipping coal seam[J].Journal of China Coal Society,2021,46(2):344-356.
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